JP2006276390A - Optical coupler - Google Patents

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文雄 高橋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce coupling loss when a plurality of input signals are to be coupled. <P>SOLUTION: This optical coupler 1 has a plurality of incident waveguides 21-1 to 21-n, a coupling section 23 which optically couples the incident waveguides and a light emitting waveguide 22 which is connected to the coupling section. The refractive index of a clad 32 of the light emitting waveguide and the refractive index of at least a portion of a substrate 10 are regulated to be smaller than the refractive index of a clad 31 (the substrate 10) of the incident waveguide. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、例えば、光のパワーを結合して増強する光結合器に関する。   The present invention relates to an optical coupler that combines and enhances the power of light, for example.

光通信、医療産業機器、民生機器の分野においては、光のパワーを結合して増強する光結合器が広く利用されている。   In the fields of optical communication, medical industrial equipment, and consumer equipment, optical couplers that combine and enhance the power of light are widely used.

光結合器としては、例えば、特許文献1に、基板の表面に任意数のチャネル型光導波路とスラブ導波路を設けたものが開示されている。
特開平11−231157号公報
As an optical coupler, for example, Patent Document 1 discloses an optical coupler provided with an arbitrary number of channel-type optical waveguides and slab waveguides on the surface of a substrate.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-231157

特許文献1には、光結合器において、複数のチャネル型光導波路とマルチモード光ファイバとをスラブ型導波路により結合し、マルチモード光ファイバの導波路幅を、結合されるチャネル型導波路の数に合わせて増大する、ことが記載されている。   In Patent Document 1, in an optical coupler, a plurality of channel type optical waveguides and a multimode optical fiber are coupled by a slab type waveguide, and the waveguide width of the multimode optical fiber is determined by the channel type waveguide to be coupled. It is described that it increases with the number.

しかしながら、特許文献1の光結合器では、結合するチャネル数が多くなるにつれて、マルチモード光ファイバの幅が極度に大きくなる問題がある。さらに、入力側と同程度のコア径のファイバを出力側に用いると、導波路とファイバとの間の結合効率が悪化して、損失が大きくなる問題がある。   However, the optical coupler of Patent Document 1 has a problem that the width of the multimode optical fiber becomes extremely large as the number of channels to be coupled increases. Furthermore, when a fiber having the same core diameter as that on the input side is used on the output side, there is a problem in that the coupling efficiency between the waveguide and the fiber is deteriorated and loss is increased.

本発明の目的は、光のパワーを結合して増強する光結合器において結合損失を低減することである。   An object of the present invention is to reduce coupling loss in an optical coupler that combines and enhances the power of light.

この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、基材と、この基材上に形成されたコア領域と、このコア領域に対して所定の屈折率差を与えるクラッド領域と、
を有し、前記コア領域は複数の入射導波路と、この複数の入射導波路とを結合する結合部と、この結合部に接続された前記入射導波路よりも少ない数の出射導波路からなり、前記入射導波路の幅の総和が前記出射導波路の幅の総和よりも大きい光結合器において、前記出射導波路側のクラッドの一部または全部の屈折率が前記入射側導波路のクラッドの屈折率より小さいことを特徴とする光結合器、を提供するものである。
The present invention has been made based on the above problems, a base material, a core region formed on the base material, a cladding region that gives a predetermined refractive index difference to the core region,
The core region includes a plurality of incident waveguides, a coupling portion that couples the plurality of incident waveguides, and a smaller number of outgoing waveguides than the incident waveguides connected to the coupling portion. In the optical coupler in which the total sum of the widths of the incident waveguides is larger than the total sum of the widths of the output waveguides, the refractive index of a part or all of the cladding on the output waveguide side is An optical coupler characterized by having a refractive index smaller than that is provided.

この発明によれば、光結合側すなわち出射側導波路での「光の閉じ込め作用」が強められることから、結合損失が低減される。また、出射側導波路コアの幅を必要以上に確保する必要もなくなり、光結合器の大きさも低減される。   According to the present invention, since the “light confinement action” on the optical coupling side, that is, the output side waveguide is strengthened, the coupling loss is reduced. Further, it is not necessary to secure the width of the output side waveguide core more than necessary, and the size of the optical coupler is also reduced.

また、この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、基材と、この基材上に形成されたコア領域と、このコア領域に対して所定の屈折率差を与えるクラッド領域と、を有し、前記コア領域は複数の入射導波路と、この複数の入射導波路とを結合する結合部と、この結合部に接続された前記入射導波路よりも少ない数の出射導波路からなり、前記入射導波路の幅の総和が前記出射導波路の幅の総和よりも大きい光結合器において、前記出射導波路側のコアの一部または全部の屈折率が前記入射側導波路のコアの屈折率より大きいことを特徴とする光結合器、を提供するものである。   Further, the present invention has been made based on the above problems, and includes a base material, a core region formed on the base material, and a cladding region that gives a predetermined refractive index difference to the core region. The core region comprises a plurality of incident waveguides, a coupling portion for coupling the plurality of incident waveguides, and a smaller number of output waveguides than the incident waveguides connected to the coupling portion; In the optical coupler in which the total sum of the widths of the incident waveguides is larger than the total sum of the widths of the output waveguides, the refractive index of a part or all of the cores on the output waveguide side is the refractive index of the cores of the input side waveguides. An optical coupler characterized by being larger than the rate is provided.

この発明によれば、光結合側すなわち出射側導波路での「光の閉じ込め作用」が強められることから、結合損失が低減される。また、出射側導波路コアの幅を必要以上に確保する必要もなくなり、光結合器の大きさも低減される。   According to the present invention, since the “light confinement action” on the optical coupling side, that is, the output side waveguide is strengthened, the coupling loss is reduced. Further, it is not necessary to secure the width of the output side waveguide core more than necessary, and the size of the optical coupler is also reduced.

さらに、この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、基材と、この基材上に形成されたコア領域と、このコア領域に対して所定の屈折率差を与えるクラッド領域と、を有し、前記コア領域は複数の入射導波路と、この複数の入射導波路とを結合する結合部と、この結合部に接続された前記入射導波路よりも少ない数の出射導波路からなり、前記入射導波路の幅の総和が前記出射導波路の幅の総和よりも大きい光結合器において、前記出射導波路側のクラッドの一部または全部の屈折率が前記入射側導波路のクラッドの屈折率より小さく、前記出射導波路側のコアの一部または全部の屈折率が前記入射側導波路のコアの屈折率より大きいことを特徴とする光結合器、を提供するものである。   Furthermore, the present invention has been made on the basis of the above problems, and includes a base material, a core region formed on the base material, and a cladding region that gives a predetermined refractive index difference to the core region. The core region comprises a plurality of incident waveguides, a coupling portion for coupling the plurality of incident waveguides, and a smaller number of output waveguides than the incident waveguides connected to the coupling portion; In the optical coupler in which the total sum of the widths of the incident waveguides is larger than the total sum of the widths of the output waveguides, the refractive index of a part or all of the cladding on the output waveguide side is refracted by the clads of the incident side waveguides. The optical coupler is characterized in that the refractive index of a part or all of the core on the exit waveguide side is smaller than the refractive index, and is larger than the refractive index of the core of the incident side waveguide.

この発明によれば、光結合側すなわち出射側導波路での「光の閉じ込め作用」が強められることから、結合損失が低減される。また、出射側導波路コアの幅を必要以上に確保する必要もなくなり、光結合器の大きさも低減される。   According to the present invention, since the “light confinement action” on the optical coupling side, that is, the output side waveguide is strengthened, the coupling loss is reduced. Further, it is not necessary to secure the width of the output side waveguide core more than necessary, and the size of the optical coupler is also reduced.

本発明の光結合器によれば、結合損失が低減される。   According to the optical coupler of the present invention, the coupling loss is reduced.

しかも出力側に接続される光ファイバの幅が極度に大きくなることが防止される。   In addition, the width of the optical fiber connected to the output side is prevented from becoming extremely large.

従って、光結合器の大きさが低減される。   Therefore, the size of the optical coupler is reduced.

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、この発明の実施の形態が適用される光結合器の一例を示す。   FIG. 1 shows an example of an optical coupler to which an embodiment of the present invention is applied.

図1に示すように、光結合器1は、例えばSi(シリコン)もしくはSi0(酸化シリコン)等を主成分とする基板10と、基板10上に、所定形状にパターニングされて形成された光導波路構造20と、を有する。なお、図1に示した例では、基板10上に光導波路構造20が直接設けられるが、基板10の上面に、アンダークラッドと呼ばれる均一な屈折率の層が形成されてもよい。 As shown in FIG. 1, an optical coupler 1 includes a substrate 10 mainly composed of, for example, Si (silicon) or SiO 2 (silicon oxide), and a light beam formed by patterning a predetermined shape on the substrate 10. And a waveguide structure 20. In the example shown in FIG. 1, the optical waveguide structure 20 is directly provided on the substrate 10, but a layer having a uniform refractive index called an underclad may be formed on the upper surface of the substrate 10.

光導波路構造20の周囲は、光導波路構造20をコアとして利用可能とするためのクラッド層30として機能する部材により覆われている。なお、アンダークラッド層が設けられる場合には、識別のため、クラッド層30は、上部クラッドと呼称される。   The periphery of the optical waveguide structure 20 is covered with a member that functions as a cladding layer 30 for making the optical waveguide structure 20 usable as a core. In addition, when an under clad layer is provided, the clad layer 30 is called an upper clad for identification.

光導波路構造20のうちの入射側には、複数の入射側導波路コア21−1〜21−nが設けられている。また、光導波路構造20のうちの出射側には、単一の出射側導波路コア22が形成されている。なお、入射側導波路コア21−1〜21−nと出射側導波路コア22は、基板10上(またはアンダークラッド上)の所定位置に規定される光結合部23により相互に、光学的に、結合されている。   A plurality of incident side waveguide cores 21-1 to 21-n are provided on the incident side of the optical waveguide structure 20. A single exit-side waveguide core 22 is formed on the exit side of the optical waveguide structure 20. The incident-side waveguide cores 21-1 to 21-n and the emission-side waveguide core 22 are optically coupled to each other by the optical coupling portion 23 defined at a predetermined position on the substrate 10 (or on the underclad). Are combined.

クラッド層30は、光導波路構造20の光結合部23の近傍の点線で示す領域Cを境界として、境界Cよりも入射側導波路コア21−1〜21−n側を覆う入射側クラッド31と、光結合部23を境界として、境界Cよりも出射側導波路コア22側を覆う出射側クラッド32からなる。なお、クラッド層30を入射側クラッド31と出射側クラッド32とに区分する境界Cの位置は、光結合部23に対して必ずしも高い精度で一致される必要はなく、特に入射側導波路コア21(1〜n)の側へずれることは、十分に許容される。   The cladding layer 30 includes an incident-side cladding 31 that covers the incident-side waveguide cores 21-1 to 21 -n from the boundary C with a region C indicated by a dotted line near the optical coupling portion 23 of the optical waveguide structure 20 as a boundary. The optical coupling unit 23 is used as a boundary, and the output side cladding 32 covers the output side waveguide core 22 side from the boundary C. Note that the position of the boundary C that divides the clad layer 30 into the incident-side clad 31 and the outgoing-side clad 32 is not necessarily matched with high accuracy with respect to the optical coupling portion 23, and in particular, the incident-side waveguide core 21. It is sufficiently allowed to deviate toward (1 to n).

クラッド層30のうち、出射側導波路クラッド32は、入射側導波路クラッド31に比較して、屈折率nが低く規定されている。すなわち、入射側導波路クラッド31の屈折率をn31、出射側導波路クラッド32の屈折率をn32とすれば、
31 > n32
である。
Of the clad layer 30, the output-side waveguide clad 32 is defined to have a refractive index n lower than that of the incident-side waveguide clad 31. That is, if the refractive index of the incident side waveguide cladding 31 is n 31 and the refractive index of the emission side waveguide cladding 32 is n 32 ,
n 31 > n 32
It is.

なお、入射側導波路コア21−1〜21−nおよび出射側導波路コア22の屈折率nが等しいとすれば、出射側導波路コア22の屈折率をn22と示すとき、
22 > n32
である。
If the refractive index n of the incident-side waveguide cores 21-1 to 21-n and the outgoing-side waveguide core 22 is equal, when the refractive index of the outgoing-side waveguide core 22 is denoted as n22,
n 22 > n 32
It is.

すなわち、出射側導波路クラッド32の屈折率n32は、出射側導波路コア22の屈折率n22および入射側導波路クラッド31の屈折率をn31のそれぞれよりも低ければよい。 That is, the refractive index n 32 of the outgoing side waveguide clad 32, the refractive index of the refractive index n 22 and the incident side waveguide clad 31 of the outgoing side waveguide core 22 may be lower than the respective n 31.

従って、出射側導波路クラッド32の材質を、例えば空気(屈折率nAIR≒1)とすることも可能である。この場合、出射側導波路クラッド32が不要となる。なお、クラッドとしては、下部クラッド(図1の例では、基材10)も存在するが、図7により後段に説明する通り、上述したコアとクラッドの屈折率の関係は、出射側のクラッドの全部、または一部の屈折率が、入射側のクラッドの屈折率よりも低ければよい。 Therefore, the material of the output side waveguide clad 32 can be, for example, air (refractive index n AIR ≈1). In this case, the output side waveguide cladding 32 is not necessary. As a clad, there is a lower clad (the base material 10 in the example of FIG. 1). However, as described later with reference to FIG. 7, the relationship between the refractive index of the core and the clad described above is the same as that of the clad on the output side. All or a part of the refractive index may be lower than the refractive index of the clad on the incident side.

より詳細には、
入射側コア21−1〜21−nのそれぞれの屈折率をnA1
入射側下部クラッド(基材10)の屈折率をnA2
入射側上部クラッド31の屈折率をnA3
出射側コア22の屈折率をnB1
出射側下部クラッド(基材10)の屈折率をnB2
出射側上部クラッド32の屈折率をnB3
とするとき、
[実施例1]
A2 ,nA3 ≧nB2 ≧nB3 ,但し、nA2 ,nA3 >nB3
である。
More specifically,
Respective refractive indexes of the incident-side cores 21-1 to 21-n are expressed as n A1 ,
The refractive index of the lower clad on the incident side (base material 10) is n A2 ,
The refractive index of the incident side upper cladding 31 is n A3 ,
The refractive index of the output side core 22 is n B1 ,
The refractive index of the output side lower cladding (base material 10) is expressed as n B2 ,
The refractive index of the output side upper clad 32 is n B3 ,
And when
[Example 1]
n A2 , n A3 ≧ n B2 ≧ n B3 , provided that n A2 , n A3 > n B3
It is.

すなわち、
B1 =nA1 =1.461,nA2 =nA3 =nB2 =1.45,nB3=1
とすることで、出射側導波路の屈折率をn≒1(空気)とすることができる。
That is,
n B1 = n A1 = 1.461, n A2 = n A3 = n B2 = 1.45, n B3 = 1
Thus, the refractive index of the exit side waveguide can be set to n≈1 (air).

このように、コアとクラッドの屈折率の関係は、例えば出射側のクラッドの一部または全部の屈折率が入射側のクラッドの屈折率よりも低ければよい。   As described above, the relationship between the refractive indexes of the core and the clad may be such that, for example, a part or all of the refractive index of the clad on the output side is lower than the refractive index of the clad on the incident side.

この構造によれば、光結合側すなわち出射側導波路での「光の閉じ込め作用」が強められることから、出射側導波路コアの幅を必要以上に確保することなく、結合損失が低減される。また、出射側導波路クラッドを空気とすることができ、製造も容易である。   According to this structure, since the “light confinement action” on the optical coupling side, that is, the output side waveguide is strengthened, the coupling loss is reduced without securing the width of the output side waveguide core more than necessary. . In addition, the emission-side waveguide cladding can be made of air, which is easy to manufacture.

このことは、同時に/または、出射側のコアの屈折率を、入射側のコアの屈折率よりも大きくすることによっても達成される。すなわち、光結合側すなわち出射側導波路での「光の閉じ込め作用」が強められることから、出射側導波路コアの幅を必要以上に確保することなく、結合損失が低減される。   This can also be achieved simultaneously / or by making the refractive index of the exit-side core greater than the refractive index of the entrance-side core. That is, since the “light confinement action” at the optical coupling side, that is, the output side waveguide is strengthened, the coupling loss is reduced without securing the width of the output side waveguide core more than necessary.

例えば、
[実施例2]
B1 >nA1
である。
For example,
[Example 2]
n B1 > n A1
It is.

すなわち、
B1 =2,nA1 =1.461,nA2 =nA3 =nB2 =nB3 =1.45
とすることで、結合損失は、図7に示す通り、[実施例1]の1/2程度に低減される。
That is,
n B1 = 2, n A1 = 1.461, n A2 = n A3 = n B2 = n B3 = 1.45
Thus, the coupling loss is reduced to about ½ of [Example 1] as shown in FIG.

また、[実施例1]と[実施例2]を組み合わせることで、
[実施例3]
A2 ,nA3 ≧nB2 ≧nB3 ,但し、nA2 ,nA3 >nB3 ,かつnB1 >nA1
において、例えば
B1 =2,nA1 =1.461,nA2 =nA3 =nB2 =1.45,nB3 =1
とすることで、結合損失は、図7に示すように、[実施例2]に比較して、さらに10%程度、低減される。
Also, by combining [Example 1] and [Example 2],
[Example 3]
n A2 , n A3 ≧ n B2 ≧ n B3 , provided that n A2 , n A3 > n B3 , and n B1 > n A1
For example,
n B1 = 2, n A1 = 1.461, n A2 = n A3 = n B2 = 1.45, n B3 = 1
By doing so, the coupling loss is further reduced by about 10% as compared with [Example 2] as shown in FIG.

このように、[実施例1]〜[実施例3]を適用することで、図1〜図3に示す光結合器1において、入射側導波路コア21−1〜21−nのそれぞれの高さをh、それぞれの幅をW21−1〜W21−n、出射側導波路コア22の幅をW22とすると、例えばhが6μm、W21−1〜W21−nが5本で100μmであっても、W22は100μmで済む。 Thus, by applying [Example 1] to [Example 3], in the optical coupler 1 shown in FIGS. 1 to 3, the respective heights of the incident-side waveguide cores 21-1 to 21-n are increased. For example, h is 6 μm, and W 21-1 to W 21-n are five when the width is W, each width is W 21-1 to W 21-n , and the width of the output-side waveguide core 22 is W 22. Even if it is 100 μm, W 22 may be 100 μm.

なお、出射側導波路22の幅W22は、入射側導波路コア21−1〜21−nの幅の平均をWとすると、これまでは、チャネル数×W程度必要であったが、概ねW〜(n×W)/2程度で十分である。 The width W 22 of the outgoing side waveguide 22, when the average of the width of the incident-side waveguide core 21 - 1 to 21-n and W A, Previously, it was necessary about the channel number × W A In general, about W A to (n × W A ) / 2 is sufficient.

また、この構成は、入射導波路に入力される光のモード(強度分布)や重ね合わせられている状態にかかわらず、入力可能な総ての光に適用可能である。なお、入力される光は、例えば光ファイバにより案内されてもよいし、例えばレーザ装置から直接入射されることも可能である。   Further, this configuration can be applied to all light that can be input regardless of the mode (intensity distribution) of light input to the incident waveguide and the superimposed state. The input light may be guided by an optical fiber, for example, or may be directly incident from a laser device, for example.

図4は、図1に示した光結合器1を平面方向から見た状態を示す。また、図5および図6は、それぞれ、図4の光結合器1をD−Dに沿って切断した状態を示す。   FIG. 4 shows a state in which the optical coupler 1 shown in FIG. 1 is viewed from the plane direction. 5 and 6 show a state where the optical coupler 1 of FIG. 4 is cut along DD.

図5および図6から明らかなように、光導波路構造20のうちの入射側導波路コア21−1〜21−nと出射側導波路22とが接続される光結合部23においては、両コアの切断面21a,22aが、コアが延びる方向(基材10の平面方向)と直交する線分に対して所定の角度、例えば8度傾けられている(テーパが形成されている)。なお、切断面が傾けられる方向は、出射側導波路側(図5)であっても入射側導波路側(図6)であってもかまわない。   As apparent from FIGS. 5 and 6, in the optical coupling portion 23 where the incident-side waveguide cores 21-1 to 21-n and the emission-side waveguide 22 in the optical waveguide structure 20 are connected, both cores are used. Are cut at a predetermined angle, for example, 8 degrees (a taper is formed) with respect to a line segment orthogonal to the direction in which the core extends (the plane direction of the base material 10). The direction in which the cut surface is inclined may be on the exit side waveguide side (FIG. 5) or on the entrance side waveguide side (FIG. 6).

図5および図6に示すように、光結合部23において、入射側導波路コアおよび出射側導波路コアのそれぞれの切断面にテーパが形成されることにより、光導波路構造20内の反射減衰量が低減されることが知られている。なお、図5および図6に示す入射側導波路コアおよび出射側導波路コアのそれぞれの切断面のテーパは、図1〜図3に示した屈折率の組み合わせと同時に実施されることで、[実施例2]および[実施例3]に示した結合損失の低減に、さらに効果が期待できる。   As shown in FIG. 5 and FIG. 6, in the optical coupling portion 23, a taper is formed on each cut surface of the incident-side waveguide core and the outgoing-side waveguide core, so that the return loss in the optical waveguide structure 20 is increased. Is known to be reduced. In addition, taper of each cut surface of the incident side waveguide core and the emission side waveguide core shown in FIGS. 5 and 6 is performed simultaneously with the combination of refractive indexes shown in FIGS. A further effect can be expected to reduce the coupling loss shown in the second embodiment and the third embodiment.

以下、図1ないし図6に示した光結合器1を製造する方法を、簡単に説明する。   Hereinafter, a method of manufacturing the optical coupler 1 shown in FIGS. 1 to 6 will be briefly described.

図1(または図4)において、例えばSi(シリコン)またはSiO(酸化シリコン)からなる基材10に、図示しないが所定厚さのバッファ層を形成し、バッファ層に、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)により、入射側導波路コア21−1〜21−n、出射側導波路コア22および光結合部23相当部に用いられる第1の屈折率を有する部材を、所定厚さに堆積する(気相成長させる)。 In FIG. 1 (or FIG. 4), a buffer layer having a predetermined thickness (not shown) is formed on a substrate 10 made of, for example, Si (silicon) or SiO 2 (silicon oxide), and the buffer layer is formed by, for example, CVD (Chemical Vapor). By the Deposition, the members having the first refractive index used for the incident side waveguide cores 21-1 to 21-n, the emission side waveguide core 22 and the optical coupling portion 23 are deposited to a predetermined thickness ( Vapor phase growth).

続いて、それぞれの導波路のコア領域に対応される領域以外の領域に堆積された第1の屈折材を、例えばエッチングにより除去する。   Subsequently, the first refractive material deposited in a region other than the region corresponding to the core region of each waveguide is removed by, for example, etching.

次に、境界C(光結合部23の所定位置)から出射側導波路コア22側を、図示しないが所定形状のマスクにより遮蔽し、残りの領域に、前に形成されたコア領域(入射側導波路)と密着されることで、コア領域との間に所定の屈折率差を提供可能な第1のクラッド(入射側導波路クラッド)領域に対応される第2の屈折率を有する部材を、例えばCVDにより、所定厚さに堆積する。   Next, the output-side waveguide core 22 side from the boundary C (predetermined position of the optical coupling portion 23) is shielded by a mask of a predetermined shape (not shown), and the remaining core region (incident side) is formed in the remaining region. A member having a second refractive index corresponding to the first clad (incident side waveguide clad) region capable of providing a predetermined refractive index difference between the core region and the core region. For example, it is deposited to a predetermined thickness by CVD.

この状態で、[実施例1]の光結合器1が得られる。   In this state, the optical coupler 1 of [Example 1] is obtained.

一方、境界C(光結合部23の所定位置)から入射側導波路コア21−1〜21−nに相当する部分もしくは出射側導波路コア22に相当する部分のいずれか一方の側を、図示しないが所定形状のマスクにより遮蔽し、残りの領域に、前に形成されたコア領域の屈折率を(残りの領域に比較して)変化させるために、例えばGe(ゲルマニウム)を、所定濃度にドープする。なお、屈折率を高めるために、例えばP(リン)、Ti(チタン)、あるいはAl(アルミニウム)もしくはTi0(酸化チタン)等が利用可能である。 On the other hand, from the boundary C (predetermined position of the optical coupling portion 23), either one of the portion corresponding to the incident-side waveguide cores 21-1 to 21-n or the portion corresponding to the emission-side waveguide core 22 is illustrated. However, in order to change the refractive index of the previously formed core region (compared to the remaining region) to the remaining region by shielding with a mask of a predetermined shape, for example, Ge (germanium) is adjusted to a predetermined concentration. Dope. In order to increase the refractive index, for example, P (phosphorus), Ti (titanium), or Al (aluminum) or Ti0 2 (titanium oxide) and the like are available.

Geのドープ量を制御することにより、例えば入射側導波路コアの屈折率n21を、n21=1.466に、容易に設定できる。なお、基材10の屈折率n10は、例えばn10=1.450程度であり、出射側導波路側コアをn=2.0とすれば、[実施例2]に示したような入射側導波路コア21−1〜21−nの屈折率n21が出射側導波路コア22の屈折率n22よりも小さい光導波路構造20(光結合器1)が得られる。 By controlling the Ge doping amount, for example, the refractive index n 21 of the incident-side waveguide core can be easily set to n 21 = 1.466. The refractive index n 10 of the substrate 10, for example, about n 10 = 1.450, if the outgoing side waveguide side core and n = 2.0, the incident as shown in Example 2 side waveguide core 21 - 1 to 21-n of the refractive index n 21 is the outgoing side waveguide smaller optical waveguide structure than the refractive index n 22 of the core 22 20 (optical coupler 1) is obtained.

これらの工程を組み合わせることで、[実施例3]の光結合器1が得られることは言うまでもない。   It goes without saying that the optical coupler 1 of [Example 3] can be obtained by combining these steps.

また、出射側導波路クラッド32の屈折率を、例えばB(ホウ素)や、F(フッ素)をドープすることで、入射側導波路クラッド31の屈折率よりも低下させることもできる。   Moreover, the refractive index of the output side waveguide clad 32 can also be made lower than the refractive index of the incident side waveguide clad 31 by doping B (boron) or F (fluorine), for example.

なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形もしくは変更が可能である。また、個々の実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合、組み合わせによる効果が得られる。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications or changes can be made without departing from the scope of the invention at the stage of implementation. Further, the individual embodiments may be appropriately combined as much as possible, and in that case, the effect of the combination can be obtained.

本発明が適用される光結合器の一例を示す概略斜視図。The schematic perspective view which shows an example of the optical coupler with which this invention is applied. 図1に示した光結合器を、図1のA−Aで切断した概略断面図。The schematic sectional drawing which cut | disconnected the optical coupler shown in FIG. 1 by AA of FIG. 図1に示した光結合器を、図1のB−Bで切断した概略断面図。The schematic sectional drawing which cut | disconnected the optical coupler shown in FIG. 1 by BB of FIG. 図1に示した光結合器の平面図。The top view of the optical coupler shown in FIG. 図1に示した光結合器を、図1および図4のC−Cで切断した概略断面図。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the optical coupler shown in FIG. 1 cut along CC in FIGS. 1 and 4. 図1に示した光結合器を、図1および図4のC−Cで切断した概略断面図。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the optical coupler shown in FIG. 1 cut along CC in FIGS. 1 and 4. 図1ないし図6に示した光結合器の損失の程度を示すグラフ。The graph which shows the grade of the loss of the optical coupler shown in FIG. 1 thru | or FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…光結合器、10…基板、20…光導波路構造、21−1〜21−n…入射側導波路コア、21a…テーパ、22…出射側導波路コア、22a…テーパ、23…光結合部、30…クラッド層、31…入射側導波路クラッド、32…出射側導波路クラッド、C…(光結合部の屈折率の)境界。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical coupler, 10 ... Board | substrate, 20 ... Optical waveguide structure, 21-1 to 21-n ... Incident side waveguide core, 21a ... Taper, 22 ... Outgoing side waveguide core, 22a ... Taper, 23 ... Optical coupling , 30... Cladding layer, 31... Incident side waveguide cladding, 32... Exit side waveguide cladding, C... (Of the refractive index of the optical coupling portion).

Claims (10)

基材と、
この基材上に形成されたコア領域と、
このコア領域に対して所定の屈折率差を与えるクラッド領域と、
を有し、前記コア領域は複数の入射導波路と、この複数の入射導波路とを結合する結合部と、この結合部に接続された前記入射導波路よりも少ない数の出射導波路からなり、前記入射導波路の幅の総和が前記出射導波路の幅の総和よりも大きい光結合器において、
前記出射導波路側のクラッドの一部または全部の屈折率が前記入射側導波路のクラッドの屈折率より小さいことを特徴とする光結合器。
A substrate;
A core region formed on the substrate;
A cladding region that gives a predetermined refractive index difference to the core region;
The core region includes a plurality of incident waveguides, a coupling portion that couples the plurality of incident waveguides, and a smaller number of outgoing waveguides than the incident waveguides connected to the coupling portion. In the optical coupler, the sum of the widths of the incident waveguides is larger than the sum of the widths of the output waveguides.
The optical coupler according to claim 1, wherein a refractive index of a part or all of the clad on the output waveguide side is smaller than a refractive index of the clad on the incident side waveguide.
前記出射導波路側のクラッド領域は空気であることを特徴とする請求項1記載の光結合器。   The optical coupler according to claim 1, wherein the cladding region on the output waveguide side is air. 前記出射側導波路のクラッドの屈折率が前記入射側導波路のクラッドの屈折率よりも低くなる位置は、前記出射導波路と前記結合部との接合部から前記入射側導波路側に前記結合部の長さの2倍以内の範囲で移動可能であることを特徴とする請求項1または2記載の光結合器。   The position where the refractive index of the clad of the output side waveguide is lower than the refractive index of the clad of the input side waveguide is from the junction between the output waveguide and the coupling part to the incident side waveguide side. 3. The optical coupler according to claim 1, wherein the optical coupler is movable within a range of not more than twice the length of the portion. 基材と、
この基材上に形成されたコア領域と、
このコア領域に対して所定の屈折率差を与えるクラッド領域と、
を有し、前記コア領域は複数の入射導波路と、この複数の入射導波路とを結合する結合部と、この結合部に接続された前記入射導波路よりも少ない数の出射導波路からなり、前記入射導波路の幅の総和が前記出射導波路の幅の総和よりも大きい光結合器において、
前記出射導波路側のコアの一部または全部の屈折率が前記入射側導波路のコアの屈折率より大きいことを特徴とする光結合器。
A substrate;
A core region formed on the substrate;
A cladding region that gives a predetermined refractive index difference to the core region;
The core region includes a plurality of incident waveguides, a coupling portion that couples the plurality of incident waveguides, and a smaller number of outgoing waveguides than the incident waveguides connected to the coupling portion. In the optical coupler, the sum of the widths of the incident waveguides is larger than the sum of the widths of the output waveguides.
The optical coupler according to claim 1, wherein a refractive index of a part or all of the core on the output waveguide side is larger than a refractive index of the core of the incident side waveguide.
前記入射導波路側のコアの一部または全部の屈折率が前記出射側導波路のコアの屈折率より大きくなる位置は、前記出射導波路と前記結合部との接合部から前記入射側導波路側に前記結合部の長さの2倍以内の範囲で移動可能であることを特徴とする請求項4記載の光結合器。   The position where the refractive index of a part or all of the core on the incident waveguide side is larger than the refractive index of the core of the output waveguide is from the junction between the output waveguide and the coupling portion. 5. The optical coupler according to claim 4, wherein the optical coupler is movable to a side within a range within twice the length of the coupling portion. 前記入射導波路側のコアと前記出射導波路側のコアとの境界部を、境界部における反射成分がいずれかのコア内に入射することを低減可能な形状(テーパ)とすることを特徴とする請求項4あるいは5に記載の光結合器。   The boundary part between the core on the incident waveguide side and the core on the output waveguide side has a shape (taper) that can reduce the incidence of the reflection component at the boundary part into any of the cores, The optical coupler according to claim 4 or 5. 基材と、
この基材上に形成されたコア領域と、
このコア領域に対して所定の屈折率差を与えるクラッド領域と、
を有し、前記コア領域は複数の入射導波路と、この複数の入射導波路とを結合する結合部と、この結合部に接続された前記入射導波路よりも少ない数の出射導波路からなり、前記入射導波路の幅の総和が前記出射導波路の幅の総和よりも大きい光結合器において、
前記出射導波路側のクラッドの一部または全部の屈折率が前記入射側導波路のクラッドの屈折率より小さく、前記出射導波路側のコアの一部または全部の屈折率が前記入射側導波路のコアの屈折率より大きいことを特徴とする光結合器。
A substrate;
A core region formed on the substrate;
A cladding region that gives a predetermined refractive index difference to the core region;
The core region includes a plurality of incident waveguides, a coupling portion that couples the plurality of incident waveguides, and a smaller number of outgoing waveguides than the incident waveguides connected to the coupling portion. In the optical coupler, the sum of the widths of the incident waveguides is larger than the sum of the widths of the output waveguides.
The refractive index of a part or all of the cladding on the output waveguide side is smaller than the refractive index of the cladding of the incident side waveguide, and the refractive index of a part or all of the core on the output waveguide side is the incident side waveguide. An optical coupler having a refractive index greater than that of the core.
前記出射導波路側のクラッド領域は空気であることを特徴とする請求項7記載の光結合器。   8. The optical coupler according to claim 7, wherein the cladding region on the output waveguide side is air. 前記出射導波路側のクラッドの一部または全部の屈折率が前記入射側導波路のクラッドの屈折率より小さく、前記出射導波路側のコアの一部または全部の屈折率が前記入射側導波路のコアの屈折率より大きくなる位置は、前記出射導波路と前記結合部との接合部から前記入射側導波路側に前記結合部の長さの2倍以内の範囲で移動可能であることを特徴とする請求項7または8記載の光結合器。   The refractive index of a part or all of the cladding on the output waveguide side is smaller than the refractive index of the cladding of the incident side waveguide, and the refractive index of a part or all of the core on the output waveguide side is the incident side waveguide. The position larger than the refractive index of the core is movable from the junction between the output waveguide and the coupling portion to the incident-side waveguide side within a range within twice the length of the coupling portion. The optical coupler according to claim 7 or 8, characterized in that 前記入射導波路側のコアと前記出射導波路側のコアとの境界部を、境界部における反射成分がいずれかのコア内に入射することを低減可能な形状(テーパ)とすることを特徴とする請求項7ないし9のいずれかに記載の光結合器。   The boundary part between the core on the incident waveguide side and the core on the output waveguide side has a shape (taper) that can reduce the incidence of the reflection component at the boundary part into any of the cores, The optical coupler according to claim 7.
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